Tìm hiểu cội nguồn của thước đo thời gian

[Thú Văn Nhân]

Tác giả: Tổng hợp - Đỗ Quyên
Nguồn: Tư liệu sưu tầm



Thời gian là một khái niệm mà theo cách nào đó,ngày nay chúng ta vẫn xem là điều hiển nhiên. Đã bao giờ bạn thắc mắc tại sao 1năm lại có 12 tháng, hay tại sao tháng 9 lại có 30 ngày? Tại sao ta lại có cácmúi giờ khác nhau? Tại sao một ngày lại có 86.400 giây? Trong bài này chúng tasẽ làm rõ các khái niệm về thước đo thời gian.

Về bản chất, thời gian là một một khái niệm trừu tượng và khó đểhiểu thấu đáo. Chúng ta chẳng thể nhìn thấy nó hay cảm nhận nó, chỉ biết rằngnó đang diễn ra. Trong lịch sử, con người đã dùng nhiều cách để đo thời gian.Hầu hết mọi nền văn hóa đều mặc định thời điểm trời bắt đầu sáng là lúc khởiđầu của thời gian. Theo sau ngày là đêm, khi áanh mặt trời bắt đầu tắt. Cơ thểcon người cũng tự điều chỉnh để theo vòng quay này thông qua việc ngủ, và mỗisáng khi thức dậy chúng ta lại bắt đầu 1 ngày mới.

Chúng ta sử dụng đồng hồ để chia ngày ra thành nhiều thời điểm nhỏhơn, rồi lại dùng lịch để phân nhóm các ngày lại thành thời điểm lớn hơn. Cả 2hệ thống thời gian đều có những điểm hết sức thú vị mà ta sẽ tìm hiểu tiếp theođây.

Đo thời gian

Phép đo thời gian có phạm vi rất rộng, ở đây chúng ta tìm hiểu mộtsố đơn vị đo thông thường, xắp xếp từ đơn vị thời gian ngắn nhất đến dài nhất.

• 1 picosecond (1 phần nghìn tỷ giây) – Đây là khoảng thời gianngắn nhất mà chúng ta có thể đo chính xác.
• 1 nanosecond (1 phần tỷ giây) – Trung bình, một máy tính cá nhân mất khoảngtừ 2 đến 4 nanosecond để thực thi một mệnh lệnh từ một phần mềm nào đó.
• 1 microsecond (1 phần triệu giây).
• 1 millisecond (1 phần nghìn giây) – Đây là khoảng thời gian phơi sáng ngắnnhất của phim trong một máy ảnh thông thường. Một bức ảnh được chụp trong1/1ngàn giây sẽ bắt được chuyển động nhỏ nhất của con người.
• 1 centisecond (1 phần trăm giây) – Đây là khoảng thời gian mà một tia chớpnổ.
• 1 decisecond (1 phần mười giây) – Khoảng thời gian của 1 cái chớp mắt.
• 1 second (1 giây) – Trái tim của một người trung bình đập 1 lần/1 giây.
• 60 giây – 1 phút (minute), bằng thời gian của một đoạn quảng cáo dài.
• 2 phút – Khoảng thời gian dài nhất mà một người bình thường có thể nín thở.
• 5 phút – Là khoảng thời gian lâu nhất mà bạn có thể chịu đựng khi đợi đèn đỏ.
• 60 phút – 1 tiếng đồng hồ (hour), là khoảng thời gian lâu nhất mà bạn có thểngồi yên trong lớp học mà không trở nên đờ đẫn.
• 8 tiếng – Thời gian làm việc tiêu biểu hàng ngày ở nhiều nước trên thế giới,cũng là thời gian ngủ cần thiết cho mỗi người mỗi đêm.
• 24 tiếng – 1 ngày; là khoảng thời gian mà trái đất quay hết 1 vòng quanh trụccủa nó.
• 7 ngày – 1 tuần.
• 40 ngày – Là khoảng thời gian lâu nhất mà con người có thể tồn tại mà khôngcó thức ăn.
• 365,24 ngày – 1 năm; khoảng thời gian trái đất hoàn tất một vòng quay quanhmặt trời.
• 10 năm (year) - 1 thập kỷ.
• 75 năm – Tuổi thọ trung bình của con người.
• 5.000 năm – Chiều dài lịch sử được ghi chép lại.
• 65 triệu năm – Khoảng thời gian kể từ khi loài khủng long tuyệt chủng.
• 200 triệu năm – Khoảng thời gian kể từ khi động vật có vú bắt đầu xuất hiệntrên trái đất.
• 3,5 đến 4 tỉ năm – Khoảng thời gian kể từ lúc bắt đầu có sự sống trên tráiđất.
• 4,5 tỉ năm – Tuổi của trái đất.
• 10 đến 15 tỉ năm – Tuổi dự đoán của vũ trụ kể từ vụ nổ lớn big bang.

Một ngày dài bao nhiêu?



Một ngày là khoảng thời gian trái đất tự quay quanh trục của nó,nhưng chính xác nó mất bao lâu để hoàn tất vòng quay? Có nhiều quan điểm khácnhau, nhưng cả thế giới đã đồng thuận tiêu chuẩn hóa những khoảng thời giansau:

• Một ngày bao gồm 2 giai đoạn 12 tiếng đồng hồ, tổng cộng sẽ có24 tiếng đồng hồ.
• Một tiếng có 60 phút.
• Một phút có 60 giây.
• Giây lại được chia nhỏ ra theo hệ thập phân thành những đơn vị nhỏ hơn nhưphần trăm hay phần ngàn giây.

Cũng phải nói rằng cách chia thời gian như hiện tại khá “rắc rối”.Chúng ta chia 1 ngày ra làm đôi, rồi lại chia mỗi nửa ra 12 phần, rồi mỗi phầnnày lại chia 60, rồi chia 60 thêm lần nữa…Chả trách trẻ nhỏ phải chật vật họccách tính thời gian.

Tại sao lại có 24 tiếng trong 1 ngày?



Không ai thật sự biết chắc điều này. Tuy nhiên giải thích đượcnhiều người tán thành nhất là: ngày xưa, trước khi con người biết chữ viết thìhọ đã biết dùng các ngón tay để đếm. Và một cách đếm được sử dụng rộng rãi ởnhững nền văn minh xưa là dùng ngón tay cái đếm các đốt ngón tay trên cùng 1bàn tay. Như vậy, ngón cái sẽ đếm 4 ngón tay còn lại trên bàn tay, mỗi ngón taylại có 3 đốt, 4x3=12, đó là số giờ đồng hồ họ phân chia thời gian ban ngày, vàtương tự cho thời gian ban đêm. Vậy là chúng ta có 24 giờ 1 ngày.

Tại sao lại có 60 phút/1 giờ, và 60 giây/1 phút?

Cũng chưa ai biết rõ điều này. Tuy nhiên, những người Ai Cập đã cóthời sử dụng một bộ lịch có 12 tháng, mỗi tháng có 30 ngày, tổng cộng họ có 360ngày/1 năm. Nhiều nhà nghiên cứu tin rằng đây chính là lý do chúng ta chia đườngtròn thành 360 độ. Nếu chia 360 cho 6 ta được 60, và 60 cũng là con số cơ sởtrong hệ thống toán học của người Babylon.

a.m và p.m có nghĩa là gì?

Đây là chữ viết tắt của ante meridiem – trước buổi trưa, postmeridiem – sau buổi trưa, và đây là sáng kiến của người La Mã. Theo DanielBoorstin trong cuốn sách của ông có tựa “The Discoverers”, thì đây là cách phânchia thời gian một ngày làm 2 phần (trước và sau buổi trưa) của nười La Mã.

Người hiện đại tính thời gian dựa trên giây. Một ngày được định nghĩalà khoảng thời gian của 86.400 giây, và một giây lại được chính thức định nghĩabằng 9.192.631.770 lần dao động của một nguyên tử cesium 133 trong đồng hồnguyên tử.

Múi giờ

Mọi người ở khắp nơi trên hành tinh đều mong thấy mặt trời ở trênđỉnh đầu vào giữa trưa. Nếu chỉ có 1 múi giờ thôi thì điều này không thể xảy ravì cứ mỗi giờ trôi qua trái đất lại quay hết 15 độ. Vì vậy, trái đất được chiathành 24 múi, mỗi múi 15 độ, và đồng hồ sẽ được đặt tùy thuộc vào mỗi múi giờ.Mỗi múi giờ cách nhau 1 tiếng đồng hồ. Ví dụ, lãnh thổ nước Mỹ được chia thành4 múi giờ: múi giờ miền Đông (East), múi giờ Trung tâm (Central), múi giờ Miềnnúi (Mountain), và múi giờ Thái Bình dương (Pacific). Khi ở múi giờ miền Đônglà giữa trưa, thì ở múi giờ Trung tâm là 11 a.m, ở múi giờ Miền núi là 10 a.mvà ở múi giờ Thái Bình dương là 9 a.m.




Bản đồ múi giờ trên thế giới.

Tất cả các múi giờ được xác định dựa vào múi giờ khởi đầu (múi giờ0) nằm ở trung tâm Đài thiên văn Greenwich ở nước Anh, nơi có đường kinh tuyến0 (hay còn gọi là kinh tuyến Greenwich) chạy qua (đường kinh tuyến này được cácnhà thiên văn chính thức chọn ra trong một hội nghị vào năm 1884). Thời giantại đường kinh tuyến Greenwich được gọi là GreenwichMean Time(GMT) (giờ chuẩn căn cứ theo kinh tuyến Greenwich), hay giờ GMT,hay giờ quốc tế (Universal Time). Nếu ởmúi giờ 0 đang là 12 giờ trưa, thì ở múi giờ 7 (như Việt Nam) sẽ là 7 giờ tối,còn ở múi giờ -5 (như múi giờ miền Đông nước Mỹ) sẽ là 7 giờ sáng. Đường đổingày quốc tế (International Date Line – IDL) nằm trên đường đối diện với đường kinh tuyến Greenwich ởphía bên kia hành tinh (nơi thuộc về phía đông của đường này sẽ chậm hơn nơithuộc phía tây 1 ngày).

Điều chỉnh đồng hồ để kéo dài ngày vào mùa hè(Daylight-saving Time - DST)

Trong chiến tranh thế giới I (CTTG I), nhiều nước bắt đầu điềuchỉnh đồng hồ vào một số thời điểm trong năm nhằm điều chỉnh giờ ban ngày,trong những mùa ban ngày dài hơn ban đêm, để khớp với thời gian con người cònthức khi trời sáng. Trong CTTG I thì mục đích của việc này là tiết kiệm nhiênliệu dùng để thắp sáng.

Ngày nay, Mỹ và vài quốc gia khác vẫn áp dụng việc điều chỉnh này.Ở Mỹ, trước đây, thời điểm bắt đầu điều chỉnh đồng hồ là vào ngày Chủ Nhật đầutiên của tháng 4, và kết thúc vào Chủ Nhật cuối cùng của tháng 10. Tuy nhiên,kể từ năm 2007 trở đi, DST sẽ bắt đầu vào 2 a.m của ngày Chủ Nhật thứ 2 củatháng 3 và kết thúc vào 2 a.m ngày Chủ Nhật đầu tiên của tháng 11.

Theo đó, đồng hồ sẽ được vặn tới 1 tiếng vào mùa xuân, và vặn lui1 tiếng vào mùa thu. Như vậy, vào mùa xuân, bạn mất mỗi ngày 1 tiếng nhưng sẽlấy lại vào mùa thu.

Vào mùa đông, Mỹ theo giờ tiêu chuẩn. Vào mùa hè, họ áp dụng DST.Tuy nhiên có một số bang (như Arizona) không quan tâm đến DST và vẫn giữ giờtiêu chuẩn suốt cả năm.

Lịch năm


Cách tính năm khá rõ ràng và dễ hiểu. Con người tạo ra khái niệmnăm dựa trên sự lặp đi lặp lại theo chu kỳ của các mùa. Việc dự đoán thời điểmbắt đầu của các mùa rất quan trọng trong nông nghiệp. Hầu hết cây cối đều đâmchồi và cho trái vào những thời điểm nhất định trong năm.

Một năm là thời gian trái đất quay quanh mặt trời. Thời gian nàykhoảng 365 ngày. Nếu tính chính xác thì con số này sẽ là 365.242199 ngày. Chúngta lấy những số lẻ bằng cách thêm vào một ngày sau mỗi 4 năm, và ta đc con sốxấp xỉ là 365,25 ngày/1 năm. Đây cũng là lý do ta có năm nhuận, là những nămdài hơn 1 ngày so với năm bình thường (tính theo dương lịch).Cách tính năm nhuận (năm dương lịch):Theo lịch Gregory - loại lịch tiêu chuẩn hiện nay được dùng trênhầu khắp thế giới thì những năm nào chia hết cho 4 được coi là năm nhuận. Trongnăm nhuận, tháng 2 có 29 ngày thay cho 28 ngày. Cứ 4 năm lại thêm 1 ngày vàolịch bởi vì một năm dương lịch dài khoảng 365 ngày và 6 giờ.

Tuy nhiên, vẫn có một số ngoại lệ đối với nguyêntắc này vì một năm dương lịch ngắn hơn 365.25 ngày một chút. Những năm chia hếtcho 100 chỉ được coi là năm nhuận nếu chúng cũng chia hết cho 400. Ví dụ, 1600và 2000 là các năm nhuận nhưng 1700, 1800 và 1900 không phải năm nhuận. Tươngtự như vậy, 2100, 2200, 2300, 2500, 2600, 2700, 2900 và 3000 không phải nămnhuận nhưng 2400 và 2800 là các năm nhuận. Theo nguyên tắc này thì trung bìnhmột năm có 365 1/4 − 1/100 1/400 = 365.2425 ngày, tức là 365 ngày, 5 giờ,49 phút và 12 giây.

Lịch tháng

Khái niệm tháng bắt đầu từ mặt trăng. Khi xem lịch, chúng ta thấycó tháng có 28 ngày, tháng lại 29 ngày, một số có 30 ngày và số còn lại có 31ngày. Sau đây là lý do:

• Người La Mã xưa sử dụng bộ lịch chỉ có 10 tháng (bắt đầu từ năm738 TCN). Các tháng này có tên (tiếng La tinh) là: Martius, Aprilis, Maius,Junius, Quintilis, Sextilis, September, October, November and December, trongđó, các tên từ Quintilis đến December trong tiếng La tinh có nghĩa là 5, 6, 7,8, 9, 10. Bộ lịch này đếm thiếu khoảng 60 ngày.
• Để khắc phục, sau này người ta thêm 2 tháng Januarius và Februarius tiếp vàosau.
• Vào năm 46 TCN, hoàng đế Julius Caesar cho đổi lịch nhưng vẫn giữ nguyên têngọi của các tháng. Theo lịch mới này thì các tháng có 30 hoặc 31 ngày, trừtháng Februarius ở cuối cùng có 29 ngày. Cứ mỗi 4 năm, tháng Februarius lạiđược cộng thêm 1 ngày (lý do đã nói phần trên). Sau đó, hoàng đế lại quyết địnhlấy tháng Januarius làm tháng đầu tiên của năm (thay cho tháng Martius trướckia), vì vậy tháng Februarius trở thành tháng thứ 2. Đây là lý do tại sao ngàynhuận lại nằm ở thời điểm “bất thường” này trong năm.• Sau khi Julius mất,người La Mã đã đổi tên tháng Quintilis thành Julius (sau này sang tiếng Anhthành July) để tưởng nhớ vị hoàng đế này. Tương tự, sau này tháng Sextilis đượcđổi thành Augustus (thành August) để tưởng nhớ hoàng đế Augustus. Augustus đãdời 1 ngày từ tháng Februarius sang tháng Augustus để nó có cùng số ngày vớitháng Julius.


(Các tháng tương ứng (từ 1 đến 12) trong tiếng Anh ngày nay là January, February, March, April, May, June, July, August,September, October, November, December).
Tuần

Ngày, tháng, năm đều có nguồn gốc tự nhiên của nó, nhưng tuần thìkhông. Khái niệm tuần xuất phát từ Kinh Thánh. "Trong sáu ngày, ngươi sẽlao động và làm mọi công việc của Người. Nhưng ngày thứ bảy là ngày nghỉ kínhGiavê Thiên Chúa của người." Vì vậy người theo Thiên chúa giáo có ngàysabbath (là ngày thứ 7 theo đạo Do thái, và Chủ nhật theo đạo Cơ đốc).

Người La Mã đặt tên các ngày trong tuần theo têncủa mặt trời, mặt trăng, và của 5 hành tinh mà họ biết lúc bấy giờ: Sun (mặttrời), Moon (mặt trăng), Mars (sao Hỏa), Mercury (sao Thủy), Jupiter (sao Mộc),Venus (sao Kim), Saturn (sao Thổ). Tiếng Anh mượn 3 tên cho 3 ngày trong tuầnlà Sunday (CN), Monday (T2), và Saturday (T7), còn các tên khác được họ lấytheo tên các vị thần Anglo-Saxon: Tuesday (T3) từ Tiu (hay Tiw, tiếngAnglo-Saxon của Tyr – thần chiến tranh), Wednesday (T4) mượn từ Woden – cha củaTyr, Thursday (T5) – bắt nguồn từ Thor, vị thần sấm chớp; Friday mượn từFrigg’s day (Frigg là vợ của Woden, biểu tượng của tình yêu và sắc đẹp).